近日，材料学院彭锋教授课题组在材料领域权威期刊《Advanced Functional Materials》（一区，TOP期刊，IF=19.9）上发表题为“Cutting-Edge Developments in Lignocellulosic-Derived Plastics”的综述论文，系统总结了木质纤维素基塑料领域的最新研究进展。

木质纤维素生物质是自然界中最丰富的可再生资源之一，主要来源于农林废弃物、秸秆、木屑以及制浆造纸副产物等非粮生物质资源。其主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，三者通过氢键、物理缠结和化学交联共同构建出天然层级结构，赋予材料较好的力学强度、热稳定性和阻隔性能。该综述围绕“木质纤维素基塑料”这一核心主题，从两个层面展开：一是针对纤维素、木质素和半纤维素三大组分，系统总结其塑料化转化策略；二是从天然木材和竹材层级结构出发，介绍直接构筑木基、竹基塑料的新方法。相关材料在包装、农业地膜、柔性光电基底等领域展现出替代传统塑料的应用潜力。

图1 木质纤维素制备生物塑料的策略及应用

由于纤维素分子间和分子内氢键作用强、结晶度高，通常难以加工。针对这一问题，研究者发展了多种策略，包括酯化改性制备热塑性纤维素材料、利用水分子作为绿色增塑剂构筑水塑性纤维素体系，以及引入动态共价键制备纤维素vitrimer塑料。这些方法不仅改善了纤维素的加工性能，还赋予材料可重塑、可回收、自修复等功能。木质素长期以来常被视为制浆造纸工业中的低值副产物，但其独特的芳香结构、酚羟基和甲氧基等官能团，使其具有良好的抗氧化、紫外吸收和热稳定特性。通过分子结构设计、交联网络构筑以及动态共价键引入，木质素可被用于制备生物基聚酯、环氧树脂、聚氨酯和可重加工vitrimer材料。特别是木质素与纤维素之间的协同作用，为构筑高性能复合塑料提供了新的思路。半纤维素由于分子量较低、结构异质性较强，通常作为辅助组分或功能组分，用于改善生物基塑料的加工性、降解性和功能特性。此外，半纤维素也可通过醚化、酯化、氧化还原等分子工程方法进行改性，或进一步转化为糖基单体，再通过聚合反应构筑新型生物基塑料。除单一组分利用外，该综述还重点介绍了木材和竹材直接塑料化的新策略。木材和竹材本身具有天然多尺度层级结构，通过细胞壁活化、“拆解—重构”、木质素富集、自组装重组以及纤维层级重组等方法，可以在保留或重构天然结构优势的基础上制备高性能塑料替代材料。这类方法为“少分离、低损耗、全组分利用”的生物质塑料制造提供了新方向。

图2 从木质纤维素各组分及天然木材与竹材层级结构出发的生物塑料构建策略

材料学院博士研究生贾思雨为第一作者，材料学院彭锋教授与饶俊讲师共同担任通讯作者。

该论文得到了国家杰出青年科学基金（32225034）、国家自然科学基金（32401516、2278036）、中国博士后科学基金（2025T180546）以及中央高校基本科研业务费专项资金（QNTD202507）的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.76667